Научная статья на тему 'Термоэлектрический генератор «Чолбон»'

Термоэлектрический генератор «Чолбон» Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
161
49
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Термоэлектрический генератор «Чолбон»»

Винт ор Александрович Петров,

главный инж енер ОАО «Позит».

Николай Васильевич Шалаев,

главный конструктор ОАО «Позит».

úik

Василий Алексеевич Кулагин,

предприниматель, г. Якутск

Николай Александрович Находкин,

кандидат биологических наук, директор ООО «Агетство новых технологий Севера», г. Якутск.

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР «ЧОЛБОН»

В. А. Петров, Н. В. Шалаев, В. А. Кулагин, Н. А. Находкин

Бытовые условия народов Севера, занимающихся охотничьим и рыболовным промыслами, оленеводством, коневодством и т.д., сегодня, к сожалению, остаются такими же, как и в начале ХХ в. До сих пор здесь, например, обязательным атрибутом быта являются примитивные охотничьи печи - «буржуйки», а в качестве источника света по-прежнему используются парафиновые свечи.

В связи с этим мы поставили перед собой задачу: используя наработки отечественной промышленности, создать термоэлектрический генератор (ТЭГ), который бы являлся универсальным и надежным в эксплуатации. Термоэлектрический генератор, представляющий собой полупроводниковые термопары, преобразует тепловую энергию в электрическую. В основе его действия лежит термоэлектрический эффект, открытый еще в 1821 г немецким физиком Зеебе-ком. Термоэлектрогенератор имеет хорошие характеристики: большой срок службы, надежность, стабильность параметров, вибростойкость.

К его недостаткам можно отнести: невысокие относительные энергетические показатели и низкий КПД преобразования энергии (5-8%).

Конструкция ТЭГ выполнена таким образом, что его можно вмонтировать в вытяжную трубу печи (рис. 1). Теплоприемник (1) является жестким несущим элементом, обеспечивающим отбор тепла от газов из печи. Радиатор (2) осуществляет сброс тепла, проходящего через термоэлементы (5), что позволяет создать необходимую разность температур между «холодными» и «горячими» спаями термоэлементов. Термоэлементы (5) непосредственно преобразуют тепло, проходящее через них, в электрическую энергию. Элементы крепления (3, 4) закрепляют всю сборку в виде единой конструкции с необходимым усилием сжатия термоэлементов -4-8 кг/см2. Кожух (8) закрывает термоэлементы, предохраняя их от механических повреждений. «Горячий» и «холодный» спаи термоэлементов изолированы от токопроводящих частей генератора пластинами из диэлектри-

Рис. 1. Конструктивная схема т ермогенерат ора. 1 - т еплоприемник; 2 - радиат ор; 3-4 - элементы крепления; 5 - т ермоэлементы; 6 - колена для соединения с трубой печи; 7 - дымоход;

8 - кожух.

Таким образом, в течение всего времени функционирования печи производится аккумулирование электрической энергии и обеспечивается стабильное напряжение.

В качестве аккумуляторной батареи служит современный кислотный, герметичный, необслуживаемый аккумулятор с напряжением 12 В, емкостью до 18 А и сроком службы до пяти лет. Это означает, что термоэлектрогенератор «Чолбон» может обеспечить работу бытовой техники небольшой мощности (радиоприемники, телефоны, радиостанции, малогабаритные телевизоры, ауди-отехника и пр.), а также осветительных приборов (современные энергосберегающие лампы мощностью всего 8-10 Вт, но дающие такую же освещенность, как и обычные лампы накаливания мощностью 40-60 Вт).

Для расширения функциональных возможностей термоэлектрогенератор может комплектоваться адаптером (от 1,5 до 12 В) и инвертором, преобразующим постоянный ток (напряжение 12 В) в переменный (напряжение 220 В) (рис. 4).

Опытные образцы ТЭГ прошли всесторонние испытания в течение двух охотничье-рыболовных сезонов в самых экстремальных условиях в нескольких улусах Республики Саха (Якутия). В частности, работа термоэлектрогенератора испытывалась в условиях полярной ночи, когда единственным ориентиром являются звезды. Поэтому мы решили дать своему изделию название «Чолбон», что в переводе с якутского языка означает «утренняя звезда».

I /

Рис. 2. Н.А. Находкин на испытаниях одного из первых вариант ов т ермоэлектрогенерат ора «Чолбон».

ка (слюда). Термоэлементы изготовлены из низкотемпературных материалов: халькогенидов висмута Bi2 (Te, Se)3 с электронной проводимостью (n - тип) и сурьмы (Sb, Bi)2 Te3 с дырочной проводимостью (p - тип). Данные элементы работают при температуре до 3400С.

Мы выбрали наиболее удачную, на наш взгляд, конструкцию теплонагревателя - печь «Синель», изготавливаемую фирмой «Компания Оранта» (рис. 2). Эта печь работает на твердом топливе (дрова, макулатура, опилки и т.д.) и может функционировать в двух режимах: обычном и длительном (8-12 часов от одной закладки топлива). Существует 4 разновидности этих печей, вес которых составляет от 27 до 110 кг Они могут обогреть помещение объемом от 50 до 400 куб. м. Тестирование и эксплуатационные испытания опытных образцов термоэлектрогенератора проводились на двух моделях печей - «Синель-50» и «Синель-100».

Испытания показали, что наиболее высокие электрические характеристики обеспечиваются при расположении ТЭГ на горизонтальном участке дымохода (рис. 3). В режиме интенсивного горения топлива в печи мощность термоэлектрогенератора достигает 8-10 Вт (12 В, 0,7-0,8 А).

Учитывая нестационарный режим горения в печи и связанный с этим разброс электрических параметров на выходе с ТЭГ, предусмотрено коммутирующее устройство, позволяющее заряжать аккумуляторную батарею.

Рис. 3. Термоэлектрический генерат ор «Чолбон».

ТЭ1

Ко м мушру «Яце с устройство

Инвертор пост. ! 2 V > пер. 220 V -

Аккумулятор 12 V

Ада: пер !,5 12 V

йъггойая геХника

2

Надеемся, что эта разработка будет востребована не только охотниками, рыбаками, оленеводами, коневодами, но и туристами, любителями природы, дачниками. Ее также могут использовать службы МЧС при ликвидации чрезвычайных ситуаций, особенно в зимний период.

Рис. 4. Функциональные возможности ТЭГ.

М1НЦ ыизд

I мтмир ПИШИ! И .

Е ЩНИ ПЛГЛМ1 ¡ГИЭ ГиИРи Ч)В1Г|М

СоловьевЕ.П., АммосоваЛ.И., Нест ероваЛ.В.Сельскохозяйственный кредитный кооператив: нормативно-правовое обеспечение, опыт, рекомендации.

Методические рекомендации / РАСХН Сиб. отд-ние ЯНИИСХ. - Якутск, 2006. - 100 с.

В рекомендациях представлено нормативно-правовое обеспечение организации сельскохозяйственных кредитных кооперативов, дан краткий анализ мирового опыта организации сельских кредитных систем, начального этапа организации кредитного кооператива на уровне наслегов республики, примерные образцы первичной документации, необходимые для создания кредитных кооперативов. Рассматривается современное состояние сельскохозяйственной кредитной кооперации в республике, раскрыта кредитно-финансовая деятельность, предложена примерная модель создания сельского кредитного кооператива.

Улусная программа перехода к местному самоуправлению с учетом параметров развития сельского хозяйства: Методические рекомендации / РАСХН. Сиб. отд-ние Якут. НИИСХ. - Якутск, 2006. - 104 с.

В рекомендации представлены методические подходы по разработке программ перехода к местному самоуправлению и улусная программа с учетом параметров развития сельского хозяйства на примере Сунтарского улуса, дан анализ современного экономического состояния улуса и прогноз развития сельского хозяйства улуса до 2008 г., источники финансирования муниципального образования.

Алексеев Н.Д., Неустроев М.П., Иванов Р.В. Биологические основы повышения продуктивности лошадей. - ГНУ ЯНИИСХ СО РАСХН. - Якутск, 2006. -280 с.

В монографии изложены результаты многолетних исследований по изучению якутской лошади. Дается зоотехническая характеристика, приводятся морфологические, физиологические, биохимические данные, а также результаты основательного изучения иммунобиологической реактивности лошадей якутской породы. Наряду с этим, описываются методы, повышающие иммунобиологическую реактивность лошадей. В монографии также рассматривается круг вопросов, касающихся изучения питания лошадей якутской породы: суточный ритм активности лошадей на пастбище, пространственная структура табунных лошадей и др.

ЫТПДИЦНШШЬК зншишпчичкн «пни

Константинов А.Ф. Нетрадиционные энергоисточники Якутии / Отв. ред. Н.С. Бурянина. - Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2006. - 212 с.

В монографии отражены энергетические ресурсы малых рек, ветра, солнца, биомассы, малых ядерных источников и других видов нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ), которые распространены на обширной территории Якутии. Проведен анализ современных отечественных и, частично, зарубежных технологий их применения. Рекомендованы некоторые пути использования НВИЭ в условиях рассматриваемого региона.

Монография рассчитана на широкий круг читателей и специалистов, интересующихся проблемами использования НВИЭ, а также она может быть полезна преподавателям и студентам энергетических и ряда технических специальностей.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.